علمی، پژوهشی و فناوری

مکانیسم جدیدی برای خنک کردن ساختمان‌ها بدون تلف شدن انرژی

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : با افزایش دما در سطح جهان، نیاز به گزینه‌های خنک‌کننده پایدارتر نیز در حال افزایش است.

به نقل از فیز، پژوهشگران «دانشگاه کالیفرنیا لس‌آنجلس»(UCLA) و همکارانشان اکنون یک فرآیند مقرون‌به‌صرفه و مقیاس‌پذیر را برای خنک کردن ساختمان‌ها در تابستان و گرم کردن آنها در زمستان پیدا کرده‌اند.

این گروه پژوهشی به سرپرستی «اسوث رامان»(Aaswath Raman) دانشیار مهندسی مواد در دانشکده مهندسی دانشگاه کالیفرنیا لس‌آنجلس، روش جدیدی را برای تنظیم حرکت گرمای تابشی از طریق مصالح ساختمانی به منظور بهینه‌سازی مدیریت حرارتی ارائه داده‌اند.

گرمای تابشی زمانی احساس می‌شود که یک سطح داغ، بدن و خانه‌های ما را گرم می‌کند. گرما توسط امواج الکترومغناطیسی در سراسر سطح زمین بین ساختمان‌ها و محیط‌ بین آنها مانند خیابان‌ها و سازه‌های مجاور حرکت می‌کند.

تفاوت در نحوه حرکت گرمای تابشی بین ساختمان‌ها و زمین مدت‌هاست که برای خنک کردن ساختمان‌ها چالش ایجاد کرده است؛ به ویژه ساختمان‌هایی که سطح آنها کمتر رو به آسمان قرار دارد. خنک شدن این ساختمان‌ها در تابستان به سختی انجام می‌شود زیرا وقتی دمای بیرون بالاست، از زمین و دیوارهای مجاور در برابر گرما محافظت می‌کند. گرم کردن این ساختمان‌ها در زمستان نیز به همان اندازه دشوار است زیرا دمای بیرون کاهش می‌یابد و ساختمان‌ها گرما را از دست می‌دهند.

رامان گفت: اگر به شهرهای تاریخی مانند سانتورینی در یونان یا جودپور در هند نگاه کنیم، متوجه می‌شویم که خنک‌کردن ساختمان‌ها با ساختن سقف‌ها و دیوارهایی که نور خورشید را منعکس می‌کنند، قرن‌ها انجام ‌شده است. در سال‌های اخیر علاقه زیادی به پوشش‌های سرد سقف وجود داشته است که نور خورشید را منعکس می‌کنند اما خنک کردن دیوارها و پنجره‌ها یک چالش بسیار پیچیده تر است.

با توجه به موفقیت ثابت‌شده در خنک‌کردن ساختمان‌ها با استفاده از رنگ سفید روی سقف‌ها برای انعکاس نور خورشید و تابش گرما به آسمان، پژوهشگران تصمیم گرفتند تا از طریق پوشش دادن دیوارها و پنجره‌ها با موادی که بهتر می‌توان آنها را مدیریت کرد، اثر خنک‌کننده تابشی مشابهی را ایجاد کنند. پژوهشگران نشان دادند که مواد قادر به جذب و انتشار گرمای تابشی می‌توانند در تابستان خنک‌تر و در زمستان گرم‌تر از مصالح ساختمانی معمولی باشند.

رامان گفت: وقتی متوجه شدیم موادی مانند پلی‌پروپیلن که از پلاستیک های خانگی تهیه می‌کنیم، می‌توانند گرما را به طور بسیار مؤثری بتابانند یا جذب کنند، هیجان‌زده شدیم. مقیاس‌پذیری این مواد بدان معناست که در آینده نزدیک می‌توانیم آنها را در ساختمان‌های قابل تنظیم حرارت ببینیم.

روشاین گروه پژوهشی علاوه بر استفاده آسان از مواد مقرون‌به‌صرفه، دارای مزیت صرفه‌جویی در انرژی با کاهش وابستگی به سیستم‌های تهویه مطبوع و بخاری‌هایی است که نه تنها هزینه دارند، بلکه به انتشار دی‌اکسید کربن منجر می‌شوند.

«جیوتیرموی ماندال»(Jyotirmoy Mandal) پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: مکانیسم پیشنهادی ما کاملا غیرفعال است و همین ویژگی آن را به یک روش پایدار برای خنک کردن و گرم کردن ساختمان‌ها در فصول گوناگون سال و صرفه‌جویی در مصرف انرژی تبدیل می‌کند.

به گفته پژوهشگران، این روش جدید می‌تواند به راحتی مقیاس‌پذیر شود و برای جوامع کم‌درآمد با دسترسی محدود یا بدون دسترسی به سیستم‌های سرمایشی و گرمایشی که شاهد افزایش تلفات ناشی از رویدادهای آب‌وهوایی در سراسر جهان بوده‌اند، تاثیرگذار باشد.

رامان و گروهش در حال بررسی راه‌هایی برای نشان دادن این اثر در ساختمان‌های بزرگ‌تر و صرفه‌جویی در انرژی واقعی آنها به ‌ویژه در جوامع آسیب‌پذیر در برابر گرما هستند.

این پژوهش در مجله «Cell Reports Physical Science» به چاپ رسید.